Естественные алмазы формируются в течение многих лет под действием высоких температур и давления под землей. Для создания синтетических алмазов требуется всего несколько часов, но они требуют интенсивного прессования в течение нескольких недель. Новый метод, использующий смесь жидких металлов, позволяет получать искусственные алмазы всего за несколько минут без использования огромных сил сжатия.
Ранее для создания алмазных пленок требовались очень высокие температуры и давление, сопоставимое с атмосферным. Однако исследователи из Южной Кореи утверждают, что им удалосьразработать новый метод, который позволяет формировать алмазные пленки при более низких температурах и давлениях. Они считают, что этот подход можно усовершенствовать и расширить, чтобы улучшить производство синтетических алмазов.
Процесс растворения углерода в жидком металле для производства алмазов уже использовался компанией General Electric полвека назад с применением расплавленного сульфида железа. Однако для этих методов все еще требовались давления в пять-шесть гигапаскалей и специальное алмазное «зерно» для удержания углерода.
Ученые утверждают, что им удалось обнаружить способ выращивания алмазов при низком давлении и умеренной температуре, используя специально созданный жидкометаллический сплав из галлия, железа, никеля и кремния. Для снижения давления была построена специальная вакуумная система внутри графитового кожуха, чтобы очень быстро нагреть и затем охладить металл в контакте с метаном и водородом.
При таких условиях углеродные атомы из метана перемещаются в жидкий металл, действуя как зародыши для алмазов. Через 15 минут начинают образовываться небольшие кристаллические фрагменты алмазов, вытесняющиеся из жидкого металла близко к его поверхности, а после двух с половиной часов в результате образуется непрерывная пленка из алмазов. Хотя концентрация углерода, формирующего кристаллы, уменьшается на глубине всего несколько сотен нанометров, исследователи считают, что процесс можно усовершенствовать путем некоторых корректировок.
«Мы считаем, что простые изменения могут позволить выращивать алмаз на большой поверхности, используя больше материала или интерфейсов, настраивая элементы нагрева для большей области потенциального роста и распределив углерод в область роста алмазов более эффективным способом», — отмечают исследователи.
Эти изменения требуют времени и пока находятся на начальных этапах, но авторы нового исследования уверены в его большом потенциале. Они считают, что использование других жидких металлов может привести к получению аналогичных или даже более эффективных результатов. Текущий процесс создания синтетических алмазов, широко применяемых в различных промышленных областях, электронике и даже квантовых компьютерах, требует значительного времени. Если новая методика докажет свой потенциал, производство алмазов станет быстрее и проще.
Исследователи говорят, что общее применение жидких металлов может значительно ускорить процесс роста алмазов на различных поверхностях, а также упростить создание алмазов на маленьких ядрах.
На фоне падения продаж алмазный гигант De Beers снизилцены на свои драгоценные камни на 25%. А представители индустрии из России и Индии приостановили добычу алмазов.